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1、TMS 原理及应用原理及应用TMS背景背景脑科学新世纪脑科学新世纪21世纪是生命科学、信息科学时代世纪是生命科学、信息科学时代TMS是生命科学和信息科学的结合是生命科学和信息科学的结合认识脑、保护脑、开发脑、创造脑认识脑、保护脑、开发脑、创造脑脑科学脑科学4大装备：大装备：MRI、PET、MEG、TMSTMS是唯一的科研、诊断、治疗设备是唯一的科研、诊断、治疗设备TMS影响脑科学的分子、突触、细胞、网络、脑影响脑科学的分子、突触、细胞、网络、脑区、系统、行为的各个层次区、系统、行为的各个层次3TMS原理及应用脑科学研究技术时空分辨率的比较脑科学研究技术时空分辨率的比较3TMS原理及应用3TMS
2、原理及应用TMS发表的论文在快速增长发表的论文在快速增长从MEDLINE上以主题词:Transcranial magnetic stimulation 可查到 5679篇文章,发表的时间和数量如下表:1987年到现在22年，前11年文章共：773篇，后11年:共4101篇，是前10年的5倍多。3TMS原理及应用用用GOOGLE查询查询TMS超过超过100万的网页万的网页3TMS原理及应用超过超过1000本本TMS相关书籍相关书籍3TMS原理及应用全世界全世界TMS相关论文发表分布相关论文发表分布,北京北京-7篇篇3TMS原理及应用TMS简史简史1781,意大利解剖学家意大利解剖学家Galvan
3、i发现生物电发现生物电1831年，英国物理学家年，英国物理学家Faraday发现电磁感应发现电磁感应加尔瓦历加尔瓦历3TMS原理及应用经颅电刺激经颅电刺激-TEC1980年，英国剑桥大学的年，英国剑桥大学的Merton在自然杂志发表高压经颅电刺激在自然杂志发表高压经颅电刺激3TMS原理及应用经颅磁刺激经颅磁刺激-TMS1985年，英国Barker首先用TMS引出运动诱发电位MEP1992年，美国Cadwell 研制出重复经颅磁刺激器1987年，英国MAGSTIM开始生产TMS3TMS原理及应用TMS简单原理图简单原理图3TMS原理及应用TMS刺激大脑的作用刺激大脑的作用Activation,
4、Inhibition, and Mapping(定位定位)兴奋局部神经：产生动作电位、兴奋局部神经：产生动作电位、MEP(运动诱运动诱发电位发电位 )。干扰大脑功能、虚拟损伤、功能定位。干扰大脑功能、虚拟损伤、功能定位。影响神经递质、激素分泌，基因表达。影响神经递质、激素分泌，基因表达。频率依赖性的可塑性、频率依赖性的可塑性、BDNF（脑源性神经营（脑源性神经营养因子养因子 ）、脑血流、）、脑血流、 代谢双向调节。代谢双向调节。3TMS原理及应用8字型线圈的刺激范围深度:约2厘米,半径1厘米大脑皮质,约1-4毫米平均2.5mm,中央前回约4.5mm.图示:磁场穿过皮质6层结构,兴奋型细胞兴奋型
5、细胞,绿色绿色,蓝轴突蓝轴突抑制型细胞抑制型细胞,灰色灰色,黑轴突黑轴突其余皮质和丘脑传入神经以红色表示其余皮质和丘脑传入神经以红色表示磁刺激最后结果是神经功能柱的反应磁刺激最后结果是神经功能柱的反应,包括前馈包括前馈,负反馈回路负反馈回路,兴奋和抑制的总和兴奋和抑制的总和.TMS刺激部位刺激部位-大脑皮质大脑皮质3TMS原理及应用大脑皮质的广泛网络联系大脑皮质的广泛网络联系 皮质输入其他皮质区、对侧半球、皮质下结构、丘脑 纹状体、上丘皮质约有5亿个皮质柱，直径200500um之间，6层细胞构筑而成。内部神经元相互联系，包括传入神经纤维、中间神经元和传出神经纤维，组成局部息处理的基本网络。自身
6、能产生节律震荡。 丘脑其他皮质区脑干调节系统3TMS原理及应用研究大脑左右半球的联系和传导研究大脑左右半球的联系和传导。3TMS原理及应用TMS与与MRI联合使用联合使用3TMS原理及应用近红外与皮质功能成像近红外与皮质功能成像近红外光学成像系统，左上图为光纤传感器，下图为三维光学计算机成像，右图为大脑局部受到刺激或活动时氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的敏感变化传递了大脑活动的信息。 改自： Class9_TMS_NIRS3TMS原理及应用二、二、TMS使用参数使用参数1，TMS术语与使用方法2，TMS参数设置：强度、频率、刺激 时间，间歇时间。3，TMS副作用， 安全指南： 1996年美国， 2
7、008年意大利3TMS原理及应用TMS使用方法使用方法对于早期的、简易的TMS，由于没有重复刺激功能，可手动操作，刺激频率在1Hz以下，作为低频刺激，可诱发LTD。单独使用时，刺激大脑运动皮质M1区，用肉眼观察对侧手指有无抖动，确定运动阈值。用于刺激外周神经，低频兴奋外周混合神经引起肌肉收缩、抑制脊髓兴奋性。用于治疗偏头痛、癫痫、外周肢体疼痛。3TMS原理及应用TMS-EMG联合使用方法联合使用方法TMS与EMG/EP(肌电图诱发电位仪)联合使用，是一种最常用的方法。EMG/EP连接靶肌表面， 检测确定MEP，在连续 高频刺激时，监测是否 兴奋扩撒。治疗前后检测MT(皮质兴 奋性的指标)，了解
8、是否 产生了LTP/LTD3TMS原理及应用1，运动诱发电位（，运动诱发电位（MEP）是刺激运动皮质在靶肌记录）是刺激运动皮质在靶肌记录到的肌肉运动复合电位；检查运动神经通路的完整性。到的肌肉运动复合电位；检查运动神经通路的完整性。2，中枢运动传导时（，中枢运动传导时（CMCT）在脊髓旁神经根处刺激引）在脊髓旁神经根处刺激引出靶肌动作电位，减去头部出靶肌动作电位，减去头部MEP潜伏时为潜伏时为CMCT。3，运动阈值（，运动阈值（MT）是指在靶肌记录到大于）是指在靶肌记录到大于50uV MEP时最小头部磁刺激强度。反应中枢运动神经兴奋性。时最小头部磁刺激强度。反应中枢运动神经兴奋性。4，成对刺激
9、，成对刺激(PP)和皮质间的抑制和易化。用成对磁场刺和皮质间的抑制和易化。用成对磁场刺激，调节间隔时间分别反应皮质间的抑制和易化。激，调节间隔时间分别反应皮质间的抑制和易化。5，中枢静息期检测（，中枢静息期检测（SP），靶肌收缩时刺激兴奋后有），靶肌收缩时刺激兴奋后有一段无肌肉收缩的静息期，反映中枢抑制。一段无肌肉收缩的静息期，反映中枢抑制。6，皮质的联系和传导，与多导，皮质的联系和传导，与多导EEG连接，研究神经传连接，研究神经传导和连接功能定位。导和连接功能定位。 三、三、TMS临床检查临床检查3TMS原理及应用TMS常用脑功能检测常用脑功能检测评价皮质脊髓束的传导性评价皮质脊髓束的传导性
10、 1. CMCT 1. CMCT：脑皮质到脊髓前角运动神经元的传导时间：脑皮质到脊髓前角运动神经元的传导时间 皮质脊髓束的脱髓鞘、退行性、缺血性变化及脊皮质脊髓束的脱髓鞘、退行性、缺血性变化及脊 髓病等将导致髓病等将导致CMCT CMCT 延长延长, , 2. MEP 2. MEP波型波幅：反映周围神经功能波型波幅：反映周围神经功能评价皮质的兴奋性评价皮质的兴奋性 1. 1. 运动阈值：评价皮质脊髓束的兴奋性运动阈值：评价皮质脊髓束的兴奋性 2. 2. 皮质静息期：对评价癫痫、脑卒中、运动异常、皮质静息期：对评价癫痫、脑卒中、运动异常、 肌萎缩侧索硬化症、偏头痛和破伤风等有意义肌萎缩侧索硬化症
11、、偏头痛和破伤风等有意义 3. 3. 皮质内抑制及易化：探明各种神经、精神性疾病皮质内抑制及易化：探明各种神经、精神性疾病 时半球间、不同脑区间的病理联络机制的研究时半球间、不同脑区间的病理联络机制的研究 3TMS原理及应用TMS与与EEG联合使用联合使用1，TMS与与EEG联合应用是一种发展趋势。联合应用是一种发展趋势。2，可以实时测量，可以实时测量TMS刺激部位和刺激传导，刺激部位和刺激传导， 了解刺激效果，监测癫痫样波和刺激扩散。了解刺激效果，监测癫痫样波和刺激扩散。3，刺激触发，刺激触发EEG扫描，诱发大脑皮质同步震扫描，诱发大脑皮质同步震 荡，如诱发睡眠样慢波。荡，如诱发睡眠样慢波。
12、4，注意，注意EEG记录记录 电极灼伤皮肤，电极灼伤皮肤， 圆型电极可剪圆型电极可剪 成破口。成破口。3TMS原理及应用TMS-MRI研究脑功能研究脑功能定位定位时序时序因果关系因果关系锁时性锁时性行为独立联系行为独立联系适应适应fMRI-脑功能成像帮助脑功能成像帮助TMS3TMS原理及应用用PET检测TMS的刺激部位和深部活动TMS线圈下的大脑皮质受到刺激，远在皮质下的下丘脑通过神经传导也可兴奋TMS与与PET联合使用联合使用3TMS原理及应用4，TMS临床治疗临床治疗用于精神科：用于精神科： 抑郁症、狂躁症、精分症、孤独症抑郁症、狂躁症、精分症、孤独症用于神经科：用于神经科： 帕金森病、癫
13、痫、肌张力障碍帕金森病、癫痫、肌张力障碍用于康复科：用于康复科： 中风、脊髓损伤、镇痛、功能性磁刺激中风、脊髓损伤、镇痛、功能性磁刺激其他：其他： 妇女、儿童、呼吸、戒毒妇女、儿童、呼吸、戒毒3TMS原理及应用开发大脑的探索开发大脑的探索人类大脑有海量储存能力，大脑神经功能细胞之间每秒可完成1000万次的链接。人类大脑的潜能开发还不到20%。TMS为我们挖掘潜能，制造天才提供了可能。 澳大利亚的悉尼大学的史莱德博士（Snyder），是哈佛大学和麻省理工的硕士，伦敦大学博士，封为澳大利亚“十大创造性头脑”之一。他用试验证明TMS制造天才，对11名志愿者有4人在低频刺激左前颞区后绘画风格和认读能力
14、明显提高 3TMS原理及应用Snyder的TMS的试验中，受试者刺激前后画画的风格变化在澳洲雪梨大學，Dr.史奈德使用對數十名大學生進行實驗，發現高達40的實驗者在短短數分鐘的實驗期間，能在繪畫、校對或進行複雜數學演算方面展現前所未見、連實驗者本身也意想不到的驚人心智技巧。TMS创造脑创造脑3TMS原理及应用3TMS原理及应用第第3届国际届国际TMS和和tDCS会议会议继继1998年第一届，年第一届，2003年第二届，第三届国际年第二届，第三届国际TMS会议会议2008年年10月月1-4日在德国哥廷根举行。日在德国哥廷根举行。来自来自39个国家个国家600人参加会议，人参加会议，90人发言，人
15、发言，250篇海报文章。篇海报文章。会议介绍了美国会议介绍了美国TMS治疗抑郁症已通过治疗抑郁症已通过FDA认可，新的刺激技认可，新的刺激技术：术：TBS, MCT, tDCS，PAS。新的科研与临床应用。新的科研与临床应用。3TMS原理及应用普林斯顿普林斯顿TMS中心中心美国的美国的TMS中心中心纽约的纽约的TMS中心中心3TMS原理及应用Cable News Network CNN 美国有线电视新闻网美国有线电视新闻网在全美8600万个家庭和89万个旅馆房间可收看CNN。全球212个国家和地区约10亿多人可以收看到CNN。TMS在美国前在美国前10位医疗卫生创新第位医疗卫生创新第5位位3TMS原理及应用
